高中试卷答案网浙江省绍兴蕺山外国语学校2021-2022学年高一下学期物理期中试卷
一、单选题
1．投篮时，篮球在空中运动的轨迹如刻所示。将篮球视为质点，则篮球在图中相应位置时所标的速度方向正确的是（ ）
A．v1 B．v2 C．v3 D．v4
【答案】C
【知识点】曲线运动
【解析】【解答】根据曲线运动的轨迹与速度方向的特征，v3的速度方向正确，ABD不符合题意，C符合题意。
故答案为：C。
【分析】篮球做曲线运动，瞬时速度的方向为轨迹的切线方向。
2．如图所示，小钢球以初速度v0在光滑水平桌面上运动，由于受到磁极的作用力而做图示的曲线运动到达B点，从图中可知磁极的位置可能为（ ）
A．位置A B．位置B C．位置C D．位置D
【答案】A
【知识点】曲线运动的条件
【解析】【解答】小钢球运动轨迹沿桌面向外侧发生弯曲，是因为受到向外的吸引力，所以磁极的位置应在其原运动方向的右侧；曲线运动的轨迹逐渐向外力方向弯曲，但末速度不可能与外力方向相同，A符合题意，BCD不符合题意。
故答案为：A。
【分析】利用小钢球运动的轨迹可以判别合力的方向，利用合力的方向可以判别磁极的位置。
3．炮弹从炮口射出时的速度大小为v，方向与水平方向成θ角，如图所示。把这个速度沿水平和竖直方向分解，其竖直分速度的大小为（ ）
A．vcosα B．vsinα C．vtanα D．v
【答案】B
【知识点】运动的合成与分解
【解析】【解答】根据矢量运算规律可知其竖直分速度的大小为vsinα。
故答案为：B。
【分析】利用速度的分解可以求出竖直方向分速度的大小。
4．（2021·浙江会考）2021年11月8日，中国载人航天工程空间站顺利完成第三次航天员出舱活动，本次出舱先后完成了机械臂悬挂装置与转接件安装测试工作。机械臂绕图中O点旋转时，旋转臂上A、B两点的线速度v、角速度ω、周期T、向心加速度a的关系正确的是（ ）
A．、 B．、
C．、 D．、
【答案】B
【知识点】线速度、角速度和周期、转速
【解析】【解答】在旋转过程中，各点都绕O点转动，所以各点的周期是相同的，根据
可知，A、B两点的角速度也是相等的，根据
可知，B点线速度要大，ACD不符合题意； B符合题意。
故答案为：B。
【分析】同轴转动各点的角速度和周期相等，利用线速度与 角速度的关系判断线速度的大小关系。
5．如图所示，篮球被运动员投出后在空中运动，不计空气作用力，则篮球在空中运动经最高点时（ ）
A．速度为零
B．加速度为零
C．速度、加速度均为零
D．速度不为零，加速度等于重力加速度g
【答案】D
【知识点】斜抛运动
【解析】【解答】篮球在空中运动经最高点时还具有水平速度，即速度不为零，由于受重力作用，则加速度等于重力加速度g。
故答案为：D。
【分析】当篮球做斜抛运动时，在最高点有水平方向的速度，由于只受重力所以加速度等于重力加速度。
6．如图所示，细绳的上端固定，下端挂一小球，现将小球拉到A点由静止释放，小球在竖直平面内沿曲线ABC摆动，不计空气阻力。当小球经过最低点B时所需向心力（ ）
A．仅由小球的重力提供
B．仅由细绳对小球的拉力提供
C．由细绳对小球的拉力和小球重力的合力提供
D．为零
【答案】C
【知识点】竖直平面的圆周运动
【解析】【解答】小球从A点静止释放，重力势能转化为动能，所以经过B点时速度不为零，由牛顿第二定律 ，知是由细绳对小球的拉力和小球重力的合力提供向心力。
故答案为：C。
【分析】小球经过最低点时，小球受到拉力和重力的合力提供向心力。
7．如图所示，一个圆盘在水平面内匀速转动，角速度是。盘面上距圆盘中心的位置有一个质量为的小物体在随圆盘一起做匀速圆周运动，下列说法正确的是（ ）
A．小物体所受向心力的大小为
B．若圆盘的转速增大，小物体可能做离心运动
C．小物体受重力、支持力、摩擦力和向心力
D．小物体有向圆心运动的趋势
【答案】B
【知识点】匀速圆周运动
【解析】【解答】A．由题意得，向心力为 ，A不符合题意；
B．因为角速度与转速关系为 ，所以若圆盘的转速增大，圆盘角速度也随之增大，因为小物体所受摩擦力提供向心力，当达到最大静摩擦时，满足 ，所以使小物块不发生相对运动的最大角速度为 ，所以当角速度增大到超过使小物块不发生相对运动的最大角速度时，小物体所受摩擦力将提供不了所需的向心力，小物体将做离心运动，B符合题意；
CD．由题意可知，小物体受到重力、支持力、摩擦力三个力作用，其中重力等于支持力，摩擦力提供向心力，不能说受到向心力，且摩擦力指向圆心，所以小物体有背离圆心运动的趋势，CD不符合题意。
故答案为：B。
【分析】利用向心力的表达式可以求出向心力的大小；当物体所需要的向心力超过最大静摩擦力时，物体做离心运动；物体受到重力、支持力和摩擦力的作用；利用静摩擦力的方向可以判别物体相对运动趋势的方向。
8．自古以来，人们仰望星空时，天空中壮丽璀璨的景象便吸引了他们的注意，智慧的头脑开始探索星体的奥秘。下列关于对星体运动认识的叙述中符合现代认识观点的是（ ）
A．关于行星的运动，早期有“地心说”与“日心说”之争，“日心说”理论是完美无缺的
B．人们观察到太阳东升又西落，说明地球是静止不动的，是宇宙的中心
C．牛顿发现了万有引力定律，并测出了万有引力常量
D．开普勒通过对第谷大量观测数据的深入研究，得出了行星绕太阳运动的轨道是椭圆的结论
【答案】D
【知识点】物理学史
【解析】【解答】A．地心说认为地球是宇宙的中心，其它天体都绕地球运行；日心说认为太阳是宇宙的中心，所有天体都绕太阳运行。不论是日心说还是地心说，在研究行星运动时都是有局限性的，A不符合题意；
B．在太阳系中，地球及所有行星都在绕太阳运转。观察到太阳东升西落是选地球作为参考系造成的，宇宙没有中心，B不符合题意；
C．牛顿发现了万有引力定律，卡文迪什测出了万有引力常量，C不符合题意；
D．开普勒通过对第谷大量观测数据的深入研究，得出了行星绕太阳运动的轨道是椭圆的结论，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】日心说是存在局限性的；宇宙没有中心；卡文迪许利用扭秤实验测量出引力常量的大小。
9．如图所示，一颗科学实验卫星绕地球运行的轨道半径比地球同步卫星的轨道半径小，则该科学实验卫星绕地球运行的周期（ ）
A．等于24小时 B．等于地球同步卫星的周期
C．小于地球同步卫星的周期 D．大于地球同步卫星的周期
【答案】C
【知识点】万有引力定律的应用
【解析】【解答】由万有引力提供向心力，有 ， ，该科学实验卫星绕地球运行的轨道半径比地球同步卫星的轨道半径小，则该科学实验卫星绕地球运行的周期小于地球同步卫星的周期，ABD不符合题意，C符合题意。
故答案为：C。
【分析】利用引力提供向心力结合轨道半径的大小可以比较周期的大小。
10．开普勒第三定律的表达式为（ ）
A． B． C． D．
【答案】D
【知识点】开普勒定律
【解析】【解答】开普勒第三定律得表达式为
故答案为：D。
【分析】利用开普勒第三定律可以判别周期和半长轴的大小关系。
11．某条河河岸平行，河宽200m，河水速度恒定为3m/s，若小船在静水中速度为5m/s，则关于小船渡河过程的描述正确的是（ ）
A．小船渡河的最短时间为50s
B．小船渡河的最短位移为200m
C．若船头垂直于河岸渡河，小船渡河的时间与水流速度有关
D．若船头垂直于河岸渡河，小船渡河的位移与水流速度无关
【答案】B
【知识点】小船渡河问题分析
【解析】【解答】A．当船头与河岸垂直时小船过河的时间最短，则小船渡河的最短时间为 ，A不符合题意；
B．因船的静水速度大于河水的流速，则小船可以垂直河岸渡河，则此时小船渡河的最短位移为200m，B符合题意；
C．若船头垂直于河岸渡河，小船渡河的时间只由河宽和船的静水速度决定，与水流速度无关，C不符合题意；
D．若船头垂直于河岸渡河，则小船渡河的位移为 ，与水流速度有关，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】利用河岸宽度除以船速可以求出最短的过河时间；利用船速大于水速，船可以垂直于河岸过河；当船头垂直于河岸时过河时间不受水速的影响；利用合速度及过河时间可以求出过河的位移。
12．（2022高一下·浙江期中）近期，俄乌局势紧张，双边冲突不断。如图为某次战斗中轰炸机投弹情景，假设轰炸机水平匀速飞行过程中每隔相同时间投下一颗炸弹至一片平地，忽略空气阻力，则（ ）
A．在空中任何时刻炸弹总是排成抛物线，炸弹落地点是等间距的
B．在空中任何时刻炸弹总是排成抛物线，炸弹落地点不是等间距的
C．在空中任何时刻炸弹总在飞机正下方排成竖直直线，炸弹落地点是等间距的
D．在空中任何时刻炸弹总在飞机正下方排成竖直直线，炸弹落地点不是等间距的
【答案】C
【知识点】平抛运动
【解析】【解答】A B．飞机上释放的炸弹做平抛运动，即在竖直方向上，向下是做加速运动的，在水平方向上，由于惯性，每个炸弹都是做匀速直线运动，由于不计阻力，其运动的速度和飞机的速度相同，所以释放的炸弹全部在飞机的正下方，故在空中形成一条竖直直线，AB不符合题意；
C D．在水平方向上，由于惯性，每个炸弹都是做匀速直线运动，由于不计阻力，其运动的速度和飞机的速度相同，所以释放的炸弹全部在飞机的正下方，故在空中形成一条竖直直线，由于间隔时间相同，则炸弹落地点是等间距的，C符合题意，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】由于飞机上释放的炸弹在水平方向速度相同所以其在空中形成一条竖直线；利用其运动的时间间隔相同所以炸弹落地点时等间距的。
13．2021年5月15日，天问一号探测器成功着陆火星，我国首次火星探测任务着陆火星取得成功。探测器着陆之前先在停泊轨道绕火星做椭圆运动，运动轨迹如图所示，其中A点离火星最近，B点离火星最远。下列说法正确的是（ ）
A．探测器在A点的速度等于在B点的速度
B．探测器在A点的速度大于在B点的速度
C．由A点运动到B点的过程中，探测器受到火星的引力不变
D．由A点运动到B点的过程中，探测器受到火星的引力变大
【答案】B
【知识点】开普勒定律
【解析】【解答】AB．根据开普勒第二定律可知，探测器在A点的速度大于在B点的速度，B符合题意A不符合题意；
CD．根据 可知由A点运动到B点的过程中，探测器受到火星的引力变小，CD不符合题意。
故答案为：B。
【分析】利用开普勒第二定律可以比较线速度的大小；利用引力提供向心力结合半径的大小可以比较引力的大小。
14．已知地球表面的重力加速度为g，地球半径为R，引力常量为G，由此可推算地球的质量为（ ）
A． B． C． D．
【答案】D
【知识点】万有引力定律的应用
【解析】【解答】根据地球表面上的物体，所受重力近似等于万有引力，得
故答案为：D。
【分析】利用引力形成重力可以求出地球的质量大小。
15．关于地球同步通信卫星，下列说法中正确的是（ ）
A．它只能分布在赤道上空一定高度处
B．已知它的质量是1.42T，若将它的质量增为2.84T，其同步的轨道的半径变为原来的2倍
C．它可以绕过北京的正上方，所以我国可以利用它进行电视转播
D．它的运行的速度是7.9km/s
【答案】A
【知识点】卫星问题
【解析】【解答】AC．同步卫星是运行在地球同步轨道上的人造卫星，距离地球的高度约为36000km，卫星的运行方向与地球自转方向相同、运行轨道为位于地球赤道平面上圆形轨道，由于北京不在赤道上，所以它不可以绕过北京的正上方，A符合题意，C不符合题意；
B．由 可知质量不影响运动的轨道半径，C不符合题意；
D．由 轨道半径大于地球的半径，所以运动的速度小于第一宇宙速度7.9km/s，D不符合题意；
故答案为：A。
【分析】利用引力提供向心力结合周期一定可以判别同步卫星的轨道高度及速度的大小，同步卫星只能在赤道平面上空运动。
16．小球m用长为L的悬绳固定在O点，在O点正下方处有一个光滑钉子C，如图所示，今把小球拉到悬先成水平后无初速度地释放，当悬线成竖直状态且与钉子相碰时，下列不正确的是（ ）
A．小球的速度突然增大 B．小球的角速度突然增大
C．小球的向心加速度增大 D．悬线的拉力突然增大
【答案】A
【知识点】竖直平面的圆周运动
【解析】【解答】AB．悬线成竖直状态且与钉子相碰时，小球的速度大小不变，小球做圆周运动的半径 变小，角速度满足 ，则角速度变大，A错误，符合题意，B正确，不符合题意；
C．向心加速度表示为 ，线速度大小保持不变，半径 变小，则向心加速度增大，C正确，不符合题意；
D．根据牛顿第二定律可得 ，可知，线速度大小保持不变，半径 变小，则绳中张力 突然增大，D正确，不符合题意。
故答案为：A。
【分析】利用线速度不变，结合半径的变化可以判别角速度的大小变化；利用向心加速度的表达式可以判别向心加速度的变化，结合牛顿第二定律可以判别绳子拉力的大小变化。
17．我国古代人根据天地运行规律来确定四季循环的起点与终点，并划分为二十四节气。二十四节气，代表着地球在公转轨道上的二十四个不同的位置。如图所示，从天体物理学可知地球沿椭圆轨道绕太阳运动所处四个位置，分别对应我国的四个节气。以下说法正确的是（ ）
A．地球绕太阳做匀速率椭圆轨道运动
B．地球从冬至至春分的时间小于地球公转周期的四分之一
C．地球绕太阳运行方向（正对纸面）是顺时针
D．秋分时地球公转速度最大
【答案】B
【知识点】开普勒定律
【解析】【解答】A．根据开普勒第二定律面积定律可知，近日点速率最大，远日点速率最小，所以地球绕太阳做变速率的椭圆轨道运动，则A不符合题意；
B．地球从冬至至夏至的时间为地球公转周期的二分之一，由于近日点速率最大，远日点速率最小，所以地球从冬至至春分的时间小于地球公转周期的四分之一，则B符合题意；
C．地球绕太阳运行方向（正对纸面）是逆时针，所以C不符合题意；
D．根据开普勒第二定律面积定律可知，近日点速率最大，则冬至时地球公转速度最大，所以D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】利用开普勒第二定律可以判别地球运行速率不断发生改变；利用速率的大小可以判别运动的时间；利用四季的变化可以判别地球转动的方向；地球在近日点的速度最大。
18．如图所示为抛球游戏，某人将小球水平抛向地面上的小桶，各物理量图中已标出。已知h=1.25m、L=5m、d=0.5m，小球的大小可以忽略，不计空气阻力，重力加速度g取10m/s2。为了把小球抛进小桶中抛出的速度可能是（ ）
A．11.5m/s B．10.5m/s C．9.5m/s D．9m/s
【答案】B
【知识点】平抛运动
【解析】【解答】根据平抛运动公式 、 ，得 ， ，解得 ， ，为了把小球抛进小桶中抛出的速度范围是
故答案为：B。
【分析】利用平抛运动的位移公式结合位移的大小可以求出抛出速度的大小范围。
二、实验题
19．（2022高一下·信宜期中）如图甲所示，是研究运动的合成与分解的实验装置。长约1.5m可密封的玻璃管内径均匀，里面充满水。在水中放置一个红色的蜡块，仔细调整蜡块的大小，使蜡块与管内壁间的间隙大小合适。当玻璃管相对于地面静止且竖直放置时，蜡块可以沿管匀速上升。实验时，保持玻璃管始终竖直，管的底端在同一水平面。当蜡块开始向上匀速运动时，使管水平向右匀速运动。每隔2s记录下蜡块所在的位置（选地面为参考系），如图乙所示。根据图中记录的数据可知∶
（1）玻璃管水平向右运动的速度大小是 ；
（2）蜡块合速度大小是 。
【答案】（1）0.2m/s
（2）0.25m/s
【知识点】速度的合成与分解
【解析】【解答】(1)水平方向做匀速运动，由图乙可知玻璃管水平向右运动的速度大小是
(2) 蜡块竖直方向做匀速运动，由图乙可知蜡块竖直方向运动的速度大小是
蜡块合速度大小是
【分析】（1）根据匀速直线运动的规律得出玻璃管水平向右运动的速度；
（2）根据匀速直线运动的规律得出玻璃管竖直方向运动的速度，结合速度的合成得出蜡块的合速度。
20．
（1）如图所示，小铁球A、B完全相同，用小锤打击弹性金属片，金属片把球A沿水平方向弹出，同时B球被松开，自由下落，观察到两球同时落地，改变小捶打击的力度，即改变球A被弹出时的速度，两球仍然同时落地，改变装置与地面间距离，重复上述实验，两球仍然同时落地，根据此实验探究平抛运动的特点，可得到的结论是( )
A．平抛运动在竖直方向的分运动是自由落体运动
B．平抛运动在水平方向的分运动是匀速直线运动
C．平抛运动可以分解为竖直运动和水平运动
（2）应用如图所示实验装置探究平抛运动的特点，下列关于此实验的说法正确的是( )
A．斜槽轨道必须光滑
B．斜槽轨道末端可以不水平
C．应使小球每次从斜槽上相同的位置自由滑下
D．要使描出的轨迹更好地反映真实运动，记录的点应适当多一些
（3）下图为某同学在做平抛运动实验时得出的小球的运动轨迹，a、b、c三点表示小球运动过程中经过的三个位置，g取，空气阻力不计，则小球做平抛运动的初速度为 ．
【答案】（1）A
（2）C；D
（3）2.0
【知识点】研究平抛物体的运动
【解析】【解答】（1）改变球A被弹出时的速度，两球仍然同时落地，可知两球在竖直方向的运动完全相同，即说明平抛运动在竖直方向的分运动是自由落体运动，故答案为：A。
（2）A．斜槽轨道不一定必须光滑，A不符合题意；
B．斜槽轨道末端必须水平，以保证小球能做平抛，B不符合题意；
C．应使小球每次从斜槽上相同的位置自由滑下，C符合题意；
D．要使描出的轨迹更好地反映真实运动，记录的点应适当多一些，D符合题意。
故答案为：CD。
（3竖直方向根据 ，可得 ，则小球做平抛运动的初速度为
【分析】（1）利用两个小球同时落地可以判别小球A在竖直方向的分运动为自由落体运动；
（2）斜槽轨道不需要光滑，斜槽末端必须切线水平才能保证小球做平抛运动；
（3）利用邻差公式可以求出时间间隔，结合水平方向的位移公式可以求出小球初速度的大小。
三、解答题
21．从某一高度将一石子以3m/s的初速度水平抛出，石子经0.4s落到水平地面，忽略空气阻力，取重力加速度g=10m/s，求：
（1）石子下落的高度h；
（2）石子水平位移x；
（3）石子落地时的速度v大小。
【答案】（1）解：石子下落的高度
（2）解：石子水平位移
（3）解：石子落地时的速度v大小
【知识点】平抛运动
【解析】【分析】（1）石子做平抛运动，利用位移公式可以求出下落的高度；
（2）石子在水平方向做匀速直线运动，利用位移公式可以求出水平位移的大小；
（3）石子落地时，利用速度的合成可以求出落地速度的大小。
22．如图所示，一长L=0.2m的轻杆一端固定在水平转轴上，另一端固定一质量m=2kg的小球。轻杆随转轴O在竖直平面内做顺时针的匀速圆周运动，角速度ω=5rad/s，重力加速度g=10m/s2，求：
（1）球运动到最低点C时，小球对杆的作用力；
（2）球运动到水平位置B时，杆对球的作用力FB的大小；
（3）球运动到最高点A时，杆对小球的作用力；
【答案】（1）解：在最低点
解得
由牛顿第三定律可知球对杆的作用力大小为30N，方向竖直向下；
（2）解：在水平位置B时，竖直方向受力平衡
水平方向
解得
（3）解：最高点A时，设杆的作用力竖直向下，根据牛顿第二定律有
解得
故在最高点杆的作用力大小为10N，方向竖直向上。
【知识点】竖直平面的圆周运动
【解析】【分析】（1）已知小球运动到最低点时，利用牛顿第二定律可以求出球对杆的作用力大小及方向；
（2）当小球运动到水平位置B时，利用牛顿第二定律可以求出水平方向杆对小球作用力的大小，结合竖直方向的平衡方程可以求出球对杆作用力的大小。
23．如图是我国自主建设的北斗导航系统示意图。2019年9月23日5时10分，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，以“一箭双星”方式成功发射第四十七、四十八颗北斗导航卫星，向实现全球组网又迈出了坚实的一步。北斗卫星导航系统由不同轨道卫星构成，如图所示，1为赤道；2为近地卫星轨道，在该轨道上运行的卫星，绕行半径可近似为地球半径R；3为赤道上空的地球静止同步卫星轨道，在该轨道上运行的卫星，绕行半径为r；4为轨道平面与赤道平面有一定夹角的倾斜地球同步轨道，在该轨道上卫星运行周期与地球自转周期相同。将各轨道看作圆形轨道。
（1）求静置于赤道上的物体与轨道3上的卫星的向心加速度大小之比；
（2）求轨道3上的卫星与轨道4上的卫星的绕行半径之比；
（3）请判断静置于赤道上的物体与轨道2上的卫星谁的绕行线速度更大，并说明理由。
【答案】（1）解：由
解得
（2）解：由万有引力公式
得
由于轨道3和轨道4上卫星的运行周期相同，因而轨道半径比为1∶1
（3）解：轨道2上的卫星绕行线速度更大，由
得静置于赤道上物体的线速度小于轨道3上卫星的线速度。又
解得
因此轨道3上卫星线速度小于轨道2上卫星线速度。因此轨道2上的卫星绕行线速度更大。
【知识点】万有引力定律的应用
【解析】【分析】（1）由于同步卫星的角速度与地球自转的角速度相等，结合向心加速度的表达式可以求出向心加速度的大小；
（2）已知卫星的周期大小，结合引力提供向心力可以求出卫星轨道半径大小的比值；
（3）已知卫星轨迹半径的大小，结合引力提供向心力可以比较在轨道2卫星和轨道3线速度的大小，结合卫星3的线速度大于赤道上物体的线速度进而判别轨道2卫星的线速度比较大。
浙江省绍兴蕺山外国语学校2021-2022学年高一下学期物理期中试卷
一、单选题
1．投篮时，篮球在空中运动的轨迹如刻所示。将篮球视为质点，则篮球在图中相应位置时所标的速度方向正确的是（ ）
A．v1 B．v2 C．v3 D．v4
2．如图所示，小钢球以初速度v0在光滑水平桌面上运动，由于受到磁极的作用力而做图示的曲线运动到达B点，从图中可知磁极的位置可能为（ ）
A．位置A B．位置B C．位置C D．位置D
3．炮弹从炮口射出时的速度大小为v，方向与水平方向成θ角，如图所示。把这个速度沿水平和竖直方向分解，其竖直分速度的大小为（ ）
A．vcosα B．vsinα C．vtanα D．v
4．（2021·浙江会考）2021年11月8日，中国载人航天工程空间站顺利完成第三次航天员出舱活动，本次出舱先后完成了机械臂悬挂装置与转接件安装测试工作。机械臂绕图中O点旋转时，旋转臂上A、B两点的线速度v、角速度ω、周期T、向心加速度a的关系正确的是（ ）
A．、 B．、
C．、 D．、
5．如图所示，篮球被运动员投出后在空中运动，不计空气作用力，则篮球在空中运动经最高点时（ ）
A．速度为零
B．加速度为零
C．速度、加速度均为零
D．速度不为零，加速度等于重力加速度g
6．如图所示，细绳的上端固定，下端挂一小球，现将小球拉到A点由静止释放，小球在竖直平面内沿曲线ABC摆动，不计空气阻力。当小球经过最低点B时所需向心力（ ）
A．仅由小球的重力提供
B．仅由细绳对小球的拉力提供
C．由细绳对小球的拉力和小球重力的合力提供
D．为零
7．如图所示，一个圆盘在水平面内匀速转动，角速度是。盘面上距圆盘中心的位置有一个质量为的小物体在随圆盘一起做匀速圆周运动，下列说法正确的是（ ）
A．小物体所受向心力的大小为
B．若圆盘的转速增大，小物体可能做离心运动
C．小物体受重力、支持力、摩擦力和向心力
D．小物体有向圆心运动的趋势
8．自古以来，人们仰望星空时，天空中壮丽璀璨的景象便吸引了他们的注意，智慧的头脑开始探索星体的奥秘。下列关于对星体运动认识的叙述中符合现代认识观点的是（ ）
A．关于行星的运动，早期有“地心说”与“日心说”之争，“日心说”理论是完美无缺的
B．人们观察到太阳东升又西落，说明地球是静止不动的，是宇宙的中心
C．牛顿发现了万有引力定律，并测出了万有引力常量
D．开普勒通过对第谷大量观测数据的深入研究，得出了行星绕太阳运动的轨道是椭圆的结论
9．如图所示，一颗科学实验卫星绕地球运行的轨道半径比地球同步卫星的轨道半径小，则该科学实验卫星绕地球运行的周期（ ）
A．等于24小时 B．等于地球同步卫星的周期
C．小于地球同步卫星的周期 D．大于地球同步卫星的周期
10．开普勒第三定律的表达式为（ ）
A． B． C． D．
11．某条河河岸平行，河宽200m，河水速度恒定为3m/s，若小船在静水中速度为5m/s，则关于小船渡河过程的描述正确的是（ ）
A．小船渡河的最短时间为50s
B．小船渡河的最短位移为200m
C．若船头垂直于河岸渡河，小船渡河的时间与水流速度有关
D．若船头垂直于河岸渡河，小船渡河的位移与水流速度无关
12．（2022高一下·浙江期中）近期，俄乌局势紧张，双边冲突不断。如图为某次战斗中轰炸机投弹情景，假设轰炸机水平匀速飞行过程中每隔相同时间投下一颗炸弹至一片平地，忽略空气阻力，则（ ）
A．在空中任何时刻炸弹总是排成抛物线，炸弹落地点是等间距的
B．在空中任何时刻炸弹总是排成抛物线，炸弹落地点不是等间距的
C．在空中任何时刻炸弹总在飞机正下方排成竖直直线，炸弹落地点是等间距的
D．在空中任何时刻炸弹总在飞机正下方排成竖直直线，炸弹落地点不是等间距的
13．2021年5月15日，天问一号探测器成功着陆火星，我国首次火星探测任务着陆火星取得成功。探测器着陆之前先在停泊轨道绕火星做椭圆运动，运动轨迹如图所示，其中A点离火星最近，B点离火星最远。下列说法正确的是（ ）
A．探测器在A点的速度等于在B点的速度
B．探测器在A点的速度大于在B点的速度
C．由A点运动到B点的过程中，探测器受到火星的引力不变
D．由A点运动到B点的过程中，探测器受到火星的引力变大
14．已知地球表面的重力加速度为g，地球半径为R，引力常量为G，由此可推算地球的质量为（ ）
A． B． C． D．
15．关于地球同步通信卫星，下列说法中正确的是（ ）
A．它只能分布在赤道上空一定高度处
B．已知它的质量是1.42T，若将它的质量增为2.84T，其同步的轨道的半径变为原来的2倍
C．它可以绕过北京的正上方，所以我国可以利用它进行电视转播
D．它的运行的速度是7.9km/s
16．小球m用长为L的悬绳固定在O点，在O点正下方处有一个光滑钉子C，如图所示，今把小球拉到悬先成水平后无初速度地释放，当悬线成竖直状态且与钉子相碰时，下列不正确的是（ ）
A．小球的速度突然增大 B．小球的角速度突然增大
C．小球的向心加速度增大 D．悬线的拉力突然增大
17．我国古代人根据天地运行规律来确定四季循环的起点与终点，并划分为二十四节气。二十四节气，代表着地球在公转轨道上的二十四个不同的位置。如图所示，从天体物理学可知地球沿椭圆轨道绕太阳运动所处四个位置，分别对应我国的四个节气。以下说法正确的是（ ）
A．地球绕太阳做匀速率椭圆轨道运动
B．地球从冬至至春分的时间小于地球公转周期的四分之一
C．地球绕太阳运行方向（正对纸面）是顺时针
D．秋分时地球公转速度最大
18．如图所示为抛球游戏，某人将小球水平抛向地面上的小桶，各物理量图中已标出。已知h=1.25m、L=5m、d=0.5m，小球的大小可以忽略，不计空气阻力，重力加速度g取10m/s2。为了把小球抛进小桶中抛出的速度可能是（ ）
A．11.5m/s B．10.5m/s C．9.5m/s D．9m/s
二、实验题
19．（2022高一下·信宜期中）如图甲所示，是研究运动的合成与分解的实验装置。长约1.5m可密封的玻璃管内径均匀，里面充满水。在水中放置一个红色的蜡块，仔细调整蜡块的大小，使蜡块与管内壁间的间隙大小合适。当玻璃管相对于地面静止且竖直放置时，蜡块可以沿管匀速上升。实验时，保持玻璃管始终竖直，管的底端在同一水平面。当蜡块开始向上匀速运动时，使管水平向右匀速运动。每隔2s记录下蜡块所在的位置（选地面为参考系），如图乙所示。根据图中记录的数据可知∶
（1）玻璃管水平向右运动的速度大小是 ；
（2）蜡块合速度大小是 。
20．
（1）如图所示，小铁球A、B完全相同，用小锤打击弹性金属片，金属片把球A沿水平方向弹出，同时B球被松开，自由下落，观察到两球同时落地，改变小捶打击的力度，即改变球A被弹出时的速度，两球仍然同时落地，改变装置与地面间距离，重复上述实验，两球仍然同时落地，根据此实验探究平抛运动的特点，可得到的结论是( )
A．平抛运动在竖直方向的分运动是自由落体运动
B．平抛运动在水平方向的分运动是匀速直线运动
C．平抛运动可以分解为竖直运动和水平运动
（2）应用如图所示实验装置探究平抛运动的特点，下列关于此实验的说法正确的是( )
A．斜槽轨道必须光滑
B．斜槽轨道末端可以不水平
C．应使小球每次从斜槽上相同的位置自由滑下
D．要使描出的轨迹更好地反映真实运动，记录的点应适当多一些
（3）下图为某同学在做平抛运动实验时得出的小球的运动轨迹，a、b、c三点表示小球运动过程中经过的三个位置，g取，空气阻力不计，则小球做平抛运动的初速度为 ．
三、解答题
21．从某一高度将一石子以3m/s的初速度水平抛出，石子经0.4s落到水平地面，忽略空气阻力，取重力加速度g=10m/s，求：
（1）石子下落的高度h；
（2）石子水平位移x；
（3）石子落地时的速度v大小。
22．如图所示，一长L=0.2m的轻杆一端固定在水平转轴上，另一端固定一质量m=2kg的小球。轻杆随转轴O在竖直平面内做顺时针的匀速圆周运动，角速度ω=5rad/s，重力加速度g=10m/s2，求：
（1）球运动到最低点C时，小球对杆的作用力；
（2）球运动到水平位置B时，杆对球的作用力FB的大小；
（3）球运动到最高点A时，杆对小球的作用力；
23．如图是我国自主建设的北斗导航系统示意图。2019年9月23日5时10分，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，以“一箭双星”方式成功发射第四十七、四十八颗北斗导航卫星，向实现全球组网又迈出了坚实的一步。北斗卫星导航系统由不同轨道卫星构成，如图所示，1为赤道；2为近地卫星轨道，在该轨道上运行的卫星，绕行半径可近似为地球半径R；3为赤道上空的地球静止同步卫星轨道，在该轨道上运行的卫星，绕行半径为r；4为轨道平面与赤道平面有一定夹角的倾斜地球同步轨道，在该轨道上卫星运行周期与地球自转周期相同。将各轨道看作圆形轨道。
（1）求静置于赤道上的物体与轨道3上的卫星的向心加速度大小之比；
（2）求轨道3上的卫星与轨道4上的卫星的绕行半径之比；
（3）请判断静置于赤道上的物体与轨道2上的卫星谁的绕行线速度更大，并说明理由。
答案解析部分
1．【答案】C
【知识点】曲线运动
【解析】【解答】根据曲线运动的轨迹与速度方向的特征，v3的速度方向正确，ABD不符合题意，C符合题意。
故答案为：C。
【分析】篮球做曲线运动，瞬时速度的方向为轨迹的切线方向。
2．【答案】A
【知识点】曲线运动的条件
【解析】【解答】小钢球运动轨迹沿桌面向外侧发生弯曲，是因为受到向外的吸引力，所以磁极的位置应在其原运动方向的右侧；曲线运动的轨迹逐渐向外力方向弯曲，但末速度不可能与外力方向相同，A符合题意，BCD不符合题意。
故答案为：A。
【分析】利用小钢球运动的轨迹可以判别合力的方向，利用合力的方向可以判别磁极的位置。
3．【答案】B
【知识点】运动的合成与分解
【解析】【解答】根据矢量运算规律可知其竖直分速度的大小为vsinα。
故答案为：B。
【分析】利用速度的分解可以求出竖直方向分速度的大小。
4．【答案】B
【知识点】线速度、角速度和周期、转速
【解析】【解答】在旋转过程中，各点都绕O点转动，所以各点的周期是相同的，根据
可知，A、B两点的角速度也是相等的，根据
可知，B点线速度要大，ACD不符合题意； B符合题意。
故答案为：B。
【分析】同轴转动各点的角速度和周期相等，利用线速度与 角速度的关系判断线速度的大小关系。
5．【答案】D
【知识点】斜抛运动
【解析】【解答】篮球在空中运动经最高点时还具有水平速度，即速度不为零，由于受重力作用，则加速度等于重力加速度g。
故答案为：D。
【分析】当篮球做斜抛运动时，在最高点有水平方向的速度，由于只受重力所以加速度等于重力加速度。
6．【答案】C
【知识点】竖直平面的圆周运动
【解析】【解答】小球从A点静止释放，重力势能转化为动能，所以经过B点时速度不为零，由牛顿第二定律 ，知是由细绳对小球的拉力和小球重力的合力提供向心力。
故答案为：C。
【分析】小球经过最低点时，小球受到拉力和重力的合力提供向心力。
7．【答案】B
【知识点】匀速圆周运动
【解析】【解答】A．由题意得，向心力为 ，A不符合题意；
B．因为角速度与转速关系为 ，所以若圆盘的转速增大，圆盘角速度也随之增大，因为小物体所受摩擦力提供向心力，当达到最大静摩擦时，满足 ，所以使小物块不发生相对运动的最大角速度为 ，所以当角速度增大到超过使小物块不发生相对运动的最大角速度时，小物体所受摩擦力将提供不了所需的向心力，小物体将做离心运动，B符合题意；
CD．由题意可知，小物体受到重力、支持力、摩擦力三个力作用，其中重力等于支持力，摩擦力提供向心力，不能说受到向心力，且摩擦力指向圆心，所以小物体有背离圆心运动的趋势，CD不符合题意。
故答案为：B。
【分析】利用向心力的表达式可以求出向心力的大小；当物体所需要的向心力超过最大静摩擦力时，物体做离心运动；物体受到重力、支持力和摩擦力的作用；利用静摩擦力的方向可以判别物体相对运动趋势的方向。
8．【答案】D
【知识点】物理学史
【解析】【解答】A．地心说认为地球是宇宙的中心，其它天体都绕地球运行；日心说认为太阳是宇宙的中心，所有天体都绕太阳运行。不论是日心说还是地心说，在研究行星运动时都是有局限性的，A不符合题意；
B．在太阳系中，地球及所有行星都在绕太阳运转。观察到太阳东升西落是选地球作为参考系造成的，宇宙没有中心，B不符合题意；
C．牛顿发现了万有引力定律，卡文迪什测出了万有引力常量，C不符合题意；
D．开普勒通过对第谷大量观测数据的深入研究，得出了行星绕太阳运动的轨道是椭圆的结论，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】日心说是存在局限性的；宇宙没有中心；卡文迪许利用扭秤实验测量出引力常量的大小。
9．【答案】C
【知识点】万有引力定律的应用
【解析】【解答】由万有引力提供向心力，有 ， ，该科学实验卫星绕地球运行的轨道半径比地球同步卫星的轨道半径小，则该科学实验卫星绕地球运行的周期小于地球同步卫星的周期，ABD不符合题意，C符合题意。
故答案为：C。
【分析】利用引力提供向心力结合轨道半径的大小可以比较周期的大小。
10．【答案】D
【知识点】开普勒定律
【解析】【解答】开普勒第三定律得表达式为
故答案为：D。
【分析】利用开普勒第三定律可以判别周期和半长轴的大小关系。
11．【答案】B
【知识点】小船渡河问题分析
【解析】【解答】A．当船头与河岸垂直时小船过河的时间最短，则小船渡河的最短时间为 ，A不符合题意；
B．因船的静水速度大于河水的流速，则小船可以垂直河岸渡河，则此时小船渡河的最短位移为200m，B符合题意；
C．若船头垂直于河岸渡河，小船渡河的时间只由河宽和船的静水速度决定，与水流速度无关，C不符合题意；
D．若船头垂直于河岸渡河，则小船渡河的位移为 ，与水流速度有关，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】利用河岸宽度除以船速可以求出最短的过河时间；利用船速大于水速，船可以垂直于河岸过河；当船头垂直于河岸时过河时间不受水速的影响；利用合速度及过河时间可以求出过河的位移。
12．【答案】C
【知识点】平抛运动
【解析】【解答】A B．飞机上释放的炸弹做平抛运动，即在竖直方向上，向下是做加速运动的，在水平方向上，由于惯性，每个炸弹都是做匀速直线运动，由于不计阻力，其运动的速度和飞机的速度相同，所以释放的炸弹全部在飞机的正下方，故在空中形成一条竖直直线，AB不符合题意；
C D．在水平方向上，由于惯性，每个炸弹都是做匀速直线运动，由于不计阻力，其运动的速度和飞机的速度相同，所以释放的炸弹全部在飞机的正下方，故在空中形成一条竖直直线，由于间隔时间相同，则炸弹落地点是等间距的，C符合题意，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】由于飞机上释放的炸弹在水平方向速度相同所以其在空中形成一条竖直线；利用其运动的时间间隔相同所以炸弹落地点时等间距的。
13．【答案】B
【知识点】开普勒定律
【解析】【解答】AB．根据开普勒第二定律可知，探测器在A点的速度大于在B点的速度，B符合题意A不符合题意；
CD．根据 可知由A点运动到B点的过程中，探测器受到火星的引力变小，CD不符合题意。
故答案为：B。
【分析】利用开普勒第二定律可以比较线速度的大小；利用引力提供向心力结合半径的大小可以比较引力的大小。
14．【答案】D
【知识点】万有引力定律的应用
【解析】【解答】根据地球表面上的物体，所受重力近似等于万有引力，得
故答案为：D。
【分析】利用引力形成重力可以求出地球的质量大小。
15．【答案】A
【知识点】卫星问题
【解析】【解答】AC．同步卫星是运行在地球同步轨道上的人造卫星，距离地球的高度约为36000km，卫星的运行方向与地球自转方向相同、运行轨道为位于地球赤道平面上圆形轨道，由于北京不在赤道上，所以它不可以绕过北京的正上方，A符合题意，C不符合题意；
B．由 可知质量不影响运动的轨道半径，C不符合题意；
D．由 轨道半径大于地球的半径，所以运动的速度小于第一宇宙速度7.9km/s，D不符合题意；
故答案为：A。
【分析】利用引力提供向心力结合周期一定可以判别同步卫星的轨道高度及速度的大小，同步卫星只能在赤道平面上空运动。
16．【答案】A
【知识点】竖直平面的圆周运动
【解析】【解答】AB．悬线成竖直状态且与钉子相碰时，小球的速度大小不变，小球做圆周运动的半径 变小，角速度满足 ，则角速度变大，A错误，符合题意，B正确，不符合题意；
C．向心加速度表示为 ，线速度大小保持不变，半径 变小，则向心加速度增大，C正确，不符合题意；
D．根据牛顿第二定律可得 ，可知，线速度大小保持不变，半径 变小，则绳中张力 突然增大，D正确，不符合题意。
故答案为：A。
【分析】利用线速度不变，结合半径的变化可以判别角速度的大小变化；利用向心加速度的表达式可以判别向心加速度的变化，结合牛顿第二定律可以判别绳子拉力的大小变化。
17．【答案】B
【知识点】开普勒定律
【解析】【解答】A．根据开普勒第二定律面积定律可知，近日点速率最大，远日点速率最小，所以地球绕太阳做变速率的椭圆轨道运动，则A不符合题意；
B．地球从冬至至夏至的时间为地球公转周期的二分之一，由于近日点速率最大，远日点速率最小，所以地球从冬至至春分的时间小于地球公转周期的四分之一，则B符合题意；
C．地球绕太阳运行方向（正对纸面）是逆时针，所以C不符合题意；
D．根据开普勒第二定律面积定律可知，近日点速率最大，则冬至时地球公转速度最大，所以D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】利用开普勒第二定律可以判别地球运行速率不断发生改变；利用速率的大小可以判别运动的时间；利用四季的变化可以判别地球转动的方向；地球在近日点的速度最大。
18．【答案】B
【知识点】平抛运动
【解析】【解答】根据平抛运动公式 、 ，得 ， ，解得 ， ，为了把小球抛进小桶中抛出的速度范围是
故答案为：B。
【分析】利用平抛运动的位移公式结合位移的大小可以求出抛出速度的大小范围。
19．【答案】（1）0.2m/s
（2）0.25m/s
【知识点】速度的合成与分解
【解析】【解答】(1)水平方向做匀速运动，由图乙可知玻璃管水平向右运动的速度大小是
(2) 蜡块竖直方向做匀速运动，由图乙可知蜡块竖直方向运动的速度大小是
蜡块合速度大小是
【分析】（1）根据匀速直线运动的规律得出玻璃管水平向右运动的速度；
（2）根据匀速直线运动的规律得出玻璃管竖直方向运动的速度，结合速度的合成得出蜡块的合速度。
20．【答案】（1）A
（2）C；D
（3）2.0
【知识点】研究平抛物体的运动
【解析】【解答】（1）改变球A被弹出时的速度，两球仍然同时落地，可知两球在竖直方向的运动完全相同，即说明平抛运动在竖直方向的分运动是自由落体运动，故答案为：A。
（2）A．斜槽轨道不一定必须光滑，A不符合题意；
B．斜槽轨道末端必须水平，以保证小球能做平抛，B不符合题意；
C．应使小球每次从斜槽上相同的位置自由滑下，C符合题意；
D．要使描出的轨迹更好地反映真实运动，记录的点应适当多一些，D符合题意。
故答案为：CD。
（3竖直方向根据 ，可得 ，则小球做平抛运动的初速度为
【分析】（1）利用两个小球同时落地可以判别小球A在竖直方向的分运动为自由落体运动；
（2）斜槽轨道不需要光滑，斜槽末端必须切线水平才能保证小球做平抛运动；
（3）利用邻差公式可以求出时间间隔，结合水平方向的位移公式可以求出小球初速度的大小。
21．【答案】（1）解：石子下落的高度
（2）解：石子水平位移
（3）解：石子落地时的速度v大小
【知识点】平抛运动
【解析】【分析】（1）石子做平抛运动，利用位移公式可以求出下落的高度；
（2）石子在水平方向做匀速直线运动，利用位移公式可以求出水平位移的大小；
（3）石子落地时，利用速度的合成可以求出落地速度的大小。
22．【答案】（1）解：在最低点
解得
由牛顿第三定律可知球对杆的作用力大小为30N，方向竖直向下；
（2）解：在水平位置B时，竖直方向受力平衡
水平方向
解得
（3）解：最高点A时，设杆的作用力竖直向下，根据牛顿第二定律有
解得
故在最高点杆的作用力大小为10N，方向竖直向上。
【知识点】竖直平面的圆周运动
【解析】【分析】（1）已知小球运动到最低点时，利用牛顿第二定律可以求出球对杆的作用力大小及方向；
（2）当小球运动到水平位置B时，利用牛顿第二定律可以求出水平方向杆对小球作用力的大小，结合竖直方向的平衡方程可以求出球对杆作用力的大小。
23．【答案】（1）解：由
解得
（2）解：由万有引力公式
得
由于轨道3和轨道4上卫星的运行周期相同，因而轨道半径比为1∶1
（3）解：轨道2上的卫星绕行线速度更大，由
得静置于赤道上物体的线速度小于轨道3上卫星的线速度。又
解得
因此轨道3上卫星线速度小于轨道2上卫星线速度。因此轨道2上的卫星绕行线速度更大。
【知识点】万有引力定律的应用
【解析】【分析】（1）由于同步卫星的角速度与地球自转的角速度相等，结合向心加速度的表达式可以求出向心加速度的大小；
（2）已知卫星的周期大小，结合引力提供向心力可以求出卫星轨道半径大小的比值；
（3）已知卫星轨迹半径的大小，结合引力提供向心力可以比较在轨道2卫星和轨道3线速度的大小，结合卫星3的线速度大于赤道上物体的线速度进而判别轨道2卫星的线速度比较大。
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